[实用新型]一种直写式光刻机的光学系统

说明书

本实用新型提出一种直写式光刻机的光学系统，包括多个相同的光学子系统，每个光学子系统包括：照明模块，配置为产生光刻所需的照明光束；空间光调制模块，配置为对照明光束进行调制以形成图形光；第一双远心成像模块，配置为对所述空间光调制模块产生的图形光进行成像，以形成像面光斑；微透镜阵列模块，配置为将所述第一双远心成像模块形成的像面光斑聚焦成为光斑阵列；第二双远心成像模块，配置为将光斑阵列再次成像并投射到基板上；调焦模块，包括可相对移动的上直角楔形棱镜和下直角楔形棱镜，配置为调节所述光学子系统的焦面。采用上述光学子系统能够显著提高光刻图形的精度。

技术领域

本实用新型属于光刻技术领域，具体涉及一种直写式光刻机的光学系统。

背景技术

随着电子信息技术的飞速发展，诸如手机、平板、电脑、电视等数码产品的使用已处处可见，这些数码产品的重要组成部件可能包括芯片、电路板、显示面板、半导体器件等。产品的迭代加速不仅带来对这些组成部件量的需求提升，还使得对其性能的要求提高。这就要求其加工周期缩短并且集成度能够提高。光刻加工用于在上述各种基底表面上印刷具有特征的构图，是这些组成部件加工周期的重要一环。而光刻加工分为掩模式光刻和直写式光刻，掩模式光刻虽然精度高，有利于提高集成度，但掩模板制作要求高、周期长，难以满足大批量的需求。而基于数字微镜器件的直写式光刻能够灵活的实现不同图形的转印，工艺相对简单且成本较低，正广泛应用于电路板和半导体器件的电路图形制作。但目前常规的直写式光刻机的光学系统的焦面是在设计完成时已经确定的，而在进行直写光刻时待加工基板可能存在摆放倾斜及表面凹凸的情况，这就造成基板表面实际上偏离了光学系统的焦面，导致光刻图形的线宽精度仅能达到20-50微米，无法满足更高精度（如线宽在10微米及以下）的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种直写式光刻机的光学系统，以克服现有直写式光刻精度低的问题。为此，本实用新型采用如下的技术方案：

一种直写式光刻机的光学系统，包括多个相同的光学子系统，每个光学子系统包括：照明模块，配置为产生光刻所需的照明光束；空间光调制模块，配置为对照明光束进行调制以形成图形光；第一双远心成像模块，配置为对所述空间光调制模块产生的图形光进行成像，以形成像面光斑；微透镜阵列模块，配置为将所述第一双远心成像模块形成的像面光斑聚焦成为光斑阵列；第二双远心成像模块，配置为将光斑阵列再次成像并投射到基板上；调焦模块，包括可相对移动的上直角楔形棱镜和下直角楔形棱镜，配置为调节所述光学子系统的焦面。

优选地，所述照明模块包括光源组件和光束整形组件，所述光源组件可以产生单一波长或混合波长的光束，所述光束整形组件用于对光源产生的光束进行匀光处理以及束面整形。

优选地，所述空间光调制模块为数字微镜器件，包括可控翻转的数字微镜阵列，所述数字微镜阵列的成像面与所述第一双远心成像模块的物面重合。

优选地，所述微透镜阵列由多个阵列排布的微透镜组成，所述微透镜阵列位于所述第一双远心成像模块的成像面位置。

优选地，所述每个微透镜的中心与所述数字微镜器件的像素点的中心位置相对应，所述每个微透镜的直径等于所述数字微镜器件单个像素点的尺寸与所述第一双远心成像模块的放大倍率的乘积。

优选地，所述上直角楔形棱镜和所述下直角楔形棱镜的斜面相对设置，斜面之间的间隙距离在0.05mm-0.5mm范围内。

优选地，所述上直角楔形棱镜和/或所述下直角楔形棱镜通过驱动装置带动其沿斜面所在的平面进行平移。

优选地，所述多个光学子系统配置为多行相互交错的排列方式。

优选地，所述多个光学子系统配置为单行排列的方式。

优选地，所述每个光学子系统还包括分光模块，所述分光模块具有至少两组相对基板成像面倾斜方向相反的光学元件，每组光学元件在X和Y方向都有倾斜角，配置为将从调焦模块出射的光束分为两部分投射到基板上。